標準型拖拉機水田耕作存在的問題與建議

張國忠，金 鑫，李卓凡，陳松文

（1.東風井關農業機械有限公司，湖北武漢 430058；2.華中農業大學工學院，湖北武漢 430070；|3.華中農業大學植物科學技術學院，湖北武漢 430070）

0 引言

3月18日，農業農村部農業機械化總站和農業農村部農作物生產全程機械化專家指導組聯合印發《早稻育插秧機械化技術指導意見》（以下簡稱，意見）。意見明確要求“耕整地宜采用橡膠履帶式農業機械，禁止90及以上馬力輪式拖拉機開展水田機械化作業，減少接地比壓，減少水田犁底層的破壞”。這將推動南方稻區水田保護性耕作，避免了大馬力拖拉機翻耕造成的土壤水分散失；采用橡膠履帶式農業機械有助于降低水田接地比壓，保持了土壤的自然結構，利于保墑。因此，開展適應于水田輕量化拖拉機的研發與推廣應用，對于保護稻田土壤結構、提高土壤耕地質量、促進水田拖拉機高質量發展具有重要意義。

1 標準型拖拉機水田耕作應用現狀問題

我國的水稻種植主要分為秈稻和粳稻種植，其中秈稻主要種植范圍為南方江浙、湘鄂皖、贛閩、云貴川及兩廣地區，粳稻主要種植區分布于東北地區。為保持同一塊田地水深一致，利于水稻生長，一般水田都被劃分為較小的田塊，在田塊之間設置有引、排水渠道和田埂。因此，由于上述水稻的種植區域和田間地形條件，給水田拖拉機設計提出了特殊的要求。

稻田土壤可持續管理的一個突出矛盾反映在水稻機耕過程中拖拉機對土壤的壓實，造成土壤緊實度增加、孔隙率降低、泥腳加深、耕作層變淺等問題日趨嚴重，對土壤理化性質及生態系統均產生不利影響，阻礙后續插秧和收獲機械入場作業。理想的水稻土要求土壤結構耕性良好，干耕不成塊，阻力小；水耕軟而不爛，深而不陷；有較為深厚的耕作層和較為堅硬的犁底層，可以保水保肥，又有適當的滲漏性。由于水稻屬于須根系作物，根系入土較淺，這樣的土壤結構利于根系的生長，為后期水稻高產穩產創造有利條件。然而標準重型拖拉機的剪切力過大從而更容易改變水田結構，導致土壤原有空隙結構被破壞，使土壤失去均一性，其透水和排水性惡化，水稻根系生長受限，后期倒伏的風險加大，影響后期收獲機下田收割。

我國南方稻作區水田作業主要是旋耕和打漿兩種模式，部分區域由于拖拉機反復作業，導致水田環境逐年惡化，水田犁底層加深。歸其原因，主要是拖拉機接地比壓過大導致，經過拖拉機數年耕作，不利于土壤的蓄水保墑，即使通過深度翻耙，依然會出現板結硬塊。

目前，市面上常用的標準型拖拉機多以旱地作業型或以水旱兼作型拖拉機為主，通過換裝水田型輪胎局部改進而來，并配置了高功率發動機，增加拖拉機的總重，其在水田作業的適應性及可靠性均存在諸多問題，不能稱之為水田拖拉機。該類型拖拉機用戶普遍反映這類機型整機偏重、接地比壓較大，在承壓力低的爛泥田適應性較差，容易出現輪胎易下陷和打滑等問題；同時在防泥水密封保護、防夾草帶泥、防腐防銹、水田通過性、機動性等方面也存在著明顯不足。現有稻作區拖拉機市場上也存在著大功率的水田拖拉機（如110馬力以上），然而其在小塊水田應用時仍然掛接著小功率機具，與其并不配套，導致功率浪費，綜合對比經濟性差。

2 水田拖拉機裝備研發設計理念與實踐

水田拖拉機是在水稻田作業的一般用途拖拉機，主要用于整田、收獲及運輸等作業。其特點是裝有水田行走裝置（水田輪或高花紋輪胎），便于拖拉機在水田中能發揮足夠的牽引性能，具有防陷、越埂通過性、轉向操縱性和防泥水密封性等良好的性能。旋耕打漿是水田拖拉機整田的主要作業方式，水田拖拉機應具有良好的旋耕作業性能。除在灌水狀態的水田作業外，還應適應于水田旱耕作業及兼顧旱地作業。

國外對水田拖拉機的研究早于國內，其中日本對水田拖拉機開展了深入的研究，不論是基礎理論研究還是產品設計實踐，都代表了當今世界上水田拖拉機領域的最先進水平。近年來，國外水田拖拉機產品在采用動力換擋、動力換向、電液控制、作業信息收集、精準農業等新技術方面的應用更加廣泛。隨著時代發展和科技進步，農業拖拉機越來越明顯地表現出向高效率、自動化、精準化、智能化方向發展的趨勢。

東風井關農業機械有限公司一直以來積極響應國家關于加快推進農業機械化和農機裝備產業轉型升級、提升農機裝備研發應用水平的號召。在2022年3月農業農村部農業機械化管理司關于開展第一批短板機具項目化改造的實施方案中，公司牽頭申報了適宜于水田環境下的作業拖拉機研發項目。東風井關通過技術合作，于2016年從日本井關農機引進水田拖拉機系列產品，根據水田環境特點和農藝要求，在輕量化、密封性、操作性、水田適應性、接地比壓等方面不斷升級。經過艱苦的引進·消化·吸收過程，以雙品牌戰略實現了在“井關”國際品牌的基礎上發展“羿農”自主品牌，推動國產化應用。2019年3月16日，全國春季農業生產暨農業機械化轉型升級現場會在湖北襄陽召開。中共中央政治局委員、國務院副總理胡春華蒞臨東風井關襄陽工廠視察農業機械研發制造及轉型升級工作情況。2019年5月，全國政協調研組以“推動農機裝備產業高質量發展”為課題，來到東風井關襄陽工廠考察現代農業裝備生產制造基地，調研農業機械研發制造及轉型升級工作情況，并肯定了東風井關水田拖拉機的先進性。

水田拖拉機應采用高離地間隙、大轉向角、大底盤、輕量化設計，以降低對爛濕泥田的土壤剪切和壓實作用過程。公司開發適應水田作業的傘齒型橋箱，前橋旋轉性能好，轉彎半徑小，通過實驗測量東風井關兩款機型（T954和T1054）轉彎半徑僅為3.6 m，相比其他拖拉機縮短0.7～2.0 m，更適應相對狹小的水田田塊，并使用耐泥水的油封加強整機密封性，可面向全行業提供橋箱總成的配套，推動行業整體進步。

公司開發的專業水田拖拉機橋箱，可面向全行業提供橋箱總成的配套，推動行業整體進步。目前，東風井關已構建國內最完整的水田、蔬菜全程機械化解決方案。在行業內推出全序列全程化智能農機，產品技術含量和先進性行業領先。

圖1 市場主流拖拉機型號轉彎半徑對比

目前，東風井關已構建國內最完整的水田、蔬菜全程機械化解決方案。在行業內推出全序列全程化智能農機，產品技術含量和先進性行業領先。東風井關序列拖拉機具備輕量化、密封性和轉彎性能好等特性，更適用于水田領域。井關品牌（T804、954、1054系列）和羿農品牌（EN804、954、1004系列）注重對水田犁底層的保護，其創新體現在：

1）東風井關系列拖拉機通過選擇輕量化的發動機、結構緊湊的傳動系、傳動液壓系統合油、合理優化駕駛室骨架結構等實現水田拖拉機結構質量輕量化。較同類旱地拖拉機、“旱改水”拖拉機相比拖拉機總重輕500 kg左右，接地比壓減少約20%（如表1、圖2）；

圖2 不同動力拖拉機機型整機重量對比

表1 不同型號拖拉機接地壓力比較

2）選用水旱兩用的動力傳導裝置，其變速器為主變速6檔，副變速2檔，前進和后退通過液壓切換的非離合器動力控制。目前市面上銷售的水田拖拉機行走離合器操縱多數為機械桿件或機械軟軸操縱，長時間作業后易被泥草等纏裹造成操縱力增大，用戶操縱起來很累。液壓助力離合器操縱可以借助液壓系統降低操縱力，簡單輕便。電控濕式PTO離合器和電控提升系統在操縱時，均只需按動電控按鈕就可以輕松解決PTO離合器的分離和結合以及懸掛桿件的提升與下降。懸掛調平系統可以及時有效地調平懸掛桿件，確保旋耕過后的田塊平整，便于后續插秧及提高秧苗的成活率。后攝像監控系統便于用戶觀察拖拉機后面作業情況，不用經常扭頭觀察后部。以上這些選裝配置均為水田拖拉機發展的趨勢，在水田拖拉機設計時應預留好安裝的空間和位置，便于后續拖拉機升級換代；

3）水田拖拉機長時間在水里作業需考慮防水密封性，一方面是防止水進入拖拉機箱體內部，另一方面防止拖拉機內部油外漏污染田地環境。對于由傳動箱伸出的軸來說，東風井關系列拖拉機各處密封均采用油封方式代替傳統的O型橡膠圈密封，O型圈在裝配時或軸運動過程中易造成切圈和磨損現象，密封效果較差。

4）通過采用控制器和比例電磁閥，在作業機上下移動時進行油量控制。例如，如果稍微抬起控制桿，以較少的流量慢慢抬起旋耕機，如果進行大幅抬高操作，則以較多的流量快速提升旋耕機，可以按照操作者的想法決定作業機的位置，在打漿時可全面發揮其功效，使整個農田變得均勻，為水稻生長創造理想環境。

5）水田拖拉機的最小離地間隙應盡可能大，進而在水田作業時具有更強的通過性和良好的適應性。東風井關系列拖拉機選用雙錐加輪邊行星機構，該機構傳動比大、地隙高、轉角大，在滿足強度的前提下盡可能縮短兩軸之間的間隙。前驅動軸盡量布置在前變速箱內部，抬高前驅動軸的離地間隙。

3 推動水田拖拉機裝備高質量發展建議

我國南方稻作區由于拖拉機反復作業，導致水田環境逐年惡化，水田犁底層加深。綜合當前水田拖拉機實際表現，水田拖拉機的衡量標準不應以馬力作為單一條件，實際上最關鍵的是水田拖拉機的技術路徑，應在105馬力及以下不斷優化產品，可基本解決水田犁底層破壞的問題。建議：在接地比壓方面，盡快出臺測試方法和規范，例如靜態接地比壓應小于 0.35 kgf/cm2；在密封性方面，關鍵部位需具備防泥水性能，尤其在前驅動橋和后橋部位，避免造成傳動系統失效；在底盤方面，強調采用標準水田的適用底盤規格，滿足濕爛田多種耕作要求，避免為追求輕量化而采用小底盤，出現“大馬拉小車”的現象。在水稻種植前期全部生產作業過程中，應重視耕整地要求，豐富并明確水田拖拉機各項衡量標準。

在整機重量方面建議設定水田拖拉機重量區間段，確保水田拖拉機結構質量盡可能減少拖拉機在水田作業時對硬底層的破壞。同時結構質量輕對承壓力低的爛泥田有更好的適應性，不易下陷。水田拖拉機在設計時可通過選擇輕量化的發動機、結構緊湊的傳動系、傳動液壓系統合油、合理優化駕駛室骨架結構等實現水田拖拉機結構質量輕量化。根據東風井關全品類拖拉機的試驗，水田拖拉機結構質量比約在小于50 kg/kW（整機重量在3 300～3 500 kg；功率不超過 70 kW時）較為適宜。

表2 拖拉機適用性和技術要求區別

4 結語

使用水田拖拉機開展耕作是水田保護性耕作技術的重要一環。現階段，水田拖拉機輕量化已成為行業發展趨勢，得到了民眾的普遍認可。今后農技推廣部門、科研院所、農機合作社、農機企業應密切配合，共同探索，發展適合水田的保護性耕作模式和產品，助力中國農機裝備產業轉型升級。